中心論題：

• 超級電容器的結構
• 超級電容器的特點和優勢
• 超級電容器的廣泛應用

解決方案：

• 具有雙層結構
• 具有充放電速度快、低阻抗等特點
• 具有廣泛的用途 

隨著社會經濟的發展，人們對於綠色能源和生態環境越來越關注，超級電容器作為一種新型的儲能器件,因為其無可替代的優越性，越來越受到人們的重視。在一些需要高功率
、高效率解決方案的設計中
，工程師已開始采用超級電容器來取代傳統的電池。

電池技術的缺陷
Li離子、NiMH等(deng)新(xin)型(xing)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)可(ke)靠(kao)的(de)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)方(fang)案(an)，並(bing)且(qie)已(yi)經(jing)在(zai)很(hen)多(duo)領(ling)域(yu)中(zhong)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，化(hua)學(xue)電(dian)池(chi)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)
，產(chan)生(sheng)法(fa)拉(la)第(di)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)來(lai)儲(chu)存(cun)電(dian)荷(he)的(de)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)較(jiao)短(duan)，並(bing)且(qie)受(shou)溫(wen)度(du)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)
，這(zhe)也(ye)同(tong)樣(yang)是(shi)采(cai)用(yong)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)（蓄電池）的設計者所麵臨的困難。同時，大電流會直接影響這些電池的壽命，因此
，對於要求長壽命、高可靠性的某些應用，這些基於化學反應的電池就顯出種種不足。

超級電容器的特點和優勢
超chao級ji電dian容rong器qi的de原yuan理li並bing非fei新xin技ji術shu，常chang見jian的de超chao級ji電dian容rong器qi大da多duo是shi雙shuang電dian層ceng結jie構gou
，同tong電dian解jie電dian容rong器qi相xiang比bi
，這zhe種zhong超chao級ji電dian容rong器qi能neng量liang密mi度du和he功gong率lv密mi度du都dou非fei常chang高gao。同tong傳chuan統tong的de電dian容rong器qi和he二er次ci電dian池chi相xiang比bi，超chao級ji電dian容rong器qi儲chu存cun電dian荷he的de能neng力li比bi普pu通tong電dian容rong器qi高gao，並bing具ju有you充chong放fang電dian速su度du快kuai、效率高
、對環境無汙染、循環壽命長
、使用溫度範圍寬、安全性高等特點。
 

除chu了le可ke以yi快kuai速su充chong電dian和he放fang電dian
，超chao級ji電dian容rong器qi的de另ling一yi個ge主zhu要yao特te點dian是shi低di阻zu抗kang。所suo以yi
，當dang一yi個ge超chao級ji電dian容rong器qi被bei全quan部bu放fang電dian時shi，它ta將jiang表biao現xian出chu小xiao電dian阻zu特te性xing
，如ru果guo沒mei有you限xian製zhi，它ta會hui拽zhuai取qu可ke能neng的de源yuan電dian流liu。因yin此ci，必bi須xu采cai用yong恒heng流liu或huo恒heng壓ya充chong電dian器qi。

１０年前，超級電容器每年隻能賣出去很少的數量
，而且價格很貴，大約１～２美元／法拉，現在，超級電容器已經作為標準產品大批量供應市場，價格也大大降低，平均0.01～0.02美元／法拉。在最近幾年中，超級電容器已經開始進入很多應用領域

，如消費電子、工業和交通運輸業等領域。

圖1 超級電容器循環壽命長，具有很高的功率密度、安全性和效率

超級電容器的結構
suiran
，muqianquanqiuyiyouxuduojiachaojidianrongqishengchanshang，keyitigongxuduozhongleidechaojidianrongqichanpin，dandabufenchanpindoushijiyuyizhongxiangsideshuangdiancengjiegou

，chaojidianrongqizaijiegoushangyudianjiedianrongqifeichangxiangsi，tamendezhuyaoqubiezaiyudianjicailiao，rutu2所示。

圖2 在結構上，超級電容器和電池或電解電容器的主要區別是電極材料
 

早(zao)期(qi)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)電(dian)極(ji)采(cai)用(yong)碳(tan)，碳(tan)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)很(hen)大(da)，電(dian)容(rong)的(de)大(da)小(xiao)取(qu)決(jue)於(yu)表(biao)麵(mian)積(ji)和(he)電(dian)極(ji)的(de)距(ju)離(li)，這(zhe)種(zhong)碳(tan)電(dian)極(ji)的(de)大(da)表(biao)麵(mian)積(ji)再(zai)加(jia)上(shang)很(hen)小(xiao)的(de)電(dian)極(ji)距(ju)離(li)，使(shi)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)值(zhi)可(ke)以(yi)非(fei)常(chang)大(da)
，大(da)多(duo)數(shu)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)法(fa)拉(la)級(ji)，一(yi)般(ban)容(rong)值(zhi)範(fan)圍(wei)為(wei)1～5000F。

使用超級電容器
超chao級ji電dian容rong器qi具ju有you廣guang泛fan的de用yong途tu。與yu燃ran料liao電dian池chi等deng高gao能neng量liang密mi度du的de物wu質zhi相xiang結jie合he，超chao級ji電dian容rong器qi能neng提ti供gong快kuai速su的de能neng量liang釋shi放fang
，滿man足zu高gao功gong率lv需xu求qiu，從cong而er使shi燃ran料liao電dian池chi可ke以yi僅jin作zuo為wei能neng量liang源yuan使shi用yong。目mu前qian，超chao級ji電dian容rong器qi的de能neng量liang密mi度du可ke高gao達da20kW/kg
，已經開始搶占傳統電容器和電池之間的這部分市場。

在zai那na些xie要yao求qiu高gao可ke靠kao性xing而er對dui能neng量liang要yao求qiu不bu高gao的de應ying用yong中zhong，可ke以yi用yong超chao級ji電dian容rong器qi來lai取qu代dai電dian池chi
，也ye可ke以yi將jiang超chao級ji電dian容rong器qi和he電dian池chi結jie合he起qi來lai應ying用yong在zai對dui能neng量liang要yao求qiu很hen高gao的de場chang合he
，從cong而er可ke以yi采cai用yong體ti積ji更geng小xiao
、更經濟的電池。

超級電容器的ESR值(zhi)很(hen)低(di)，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)輸(shu)出(chu)大(da)電(dian)流(liu)，也(ye)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)吸(xi)收(shou)大(da)電(dian)流(liu)。同(tong)化(hua)學(xue)充(chong)電(dian)原(yuan)理(li)相(xiang)比(bi)
，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)使(shi)這(zhe)種(zhong)產(chan)品(pin)的(de)性(xing)能(neng)更(geng)穩(wen)定(ding)
，因(yin)此(ci)
，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)更(geng)長(chang)。對(dui)於(yu)像(xiang)電(dian)動(dong)工(gong)具(ju)和(he)玩(wan)具(ju)這(zhe)種(zhong)需(xu)要(yao)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)的(de)設(she)備(bei)來(lai)說(shuo)，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)無(wu)疑(yi)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)理(li)想(xiang)的(de)電(dian)源(yuan)。
　　
一些產品適合采用電池／超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)混(hun)合(he)係(xi)統(tong)
，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)為(wei)了(le)獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)的(de)能(neng)量(liang)而(er)使(shi)用(yong)大(da)體(ti)積(ji)的(de)電(dian)池(chi)。如(ru)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)中(zhong)的(de)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)使(shi)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)便(bian)宜(yi)的(de)堿(jian)性(xing)電(dian)池(chi)（而不是使用昂貴的Li離子電池）。
　　
超級電容器單元（cell）的額定電壓範圍為２.5～2.7V,因此
，很多應用需要使用多個超級電容器單元。當串聯這些單元時，設計工程師需要考慮單元之間的平衡和充電情況。
　　
任ren何he超chao級ji電dian容rong器qi都dou會hui在zai通tong電dian的de情qing況kuang下xia，通tong過guo內nei部bu並bing聯lian電dian阻zu放fang電dian，這zhe個ge放fang電dian電dian流liu就jiu稱cheng為wei漏lou電dian流liu

，它ta會hui影ying響xiang超chao級ji電dian容rong器qi單dan元yuan的de自zi放fang電dian。同tong某mou些xie二er級ji電dian池chi技ji術shu相xiang似si

，超chao級ji電dian容rong器qi的de電dian壓ya在zai串chuan聯lian使shi用yong時shi需xu要yao平ping衡heng，因yin為wei存cun在zai漏lou電dian流liu，內nei部bu並bing聯lian電dian阻zu的de大da小xiao將jiang決jue定ding串chuan聯lian的de超chao級ji電dian容rong器qi單dan元yuan上shang的de電dian壓ya分fen配pei。當dang超chao級ji電dian容rong器qi上shang的de電dian壓ya穩wen定ding後hou，各ge個ge單dan元yuan上shang的de電dian壓ya將jiang隨sui著zhe漏lou電dian流liu的de不bu同tong而er發fa生sheng變bian化hua，而er不bu是shi隨sui著zhe容rong值zhi不bu同tong而er變bian化hua。漏lou電dian流liu越yue大da，額e定ding電dian壓ya越yue小xiao
，反fan之zhi，漏lou電dian流liu小xiao，額e定ding電dian壓ya高gao。這zhe是shi因yin為wei，漏lou電dian流liu會hui造zao成cheng超chao級ji電dian容rong器qi單dan元yuan放fang電dian，使shi電dian壓ya降jiang低di
，而er這zhe個ge電dian壓ya會hui隨sui後hou影ying響xiang和he它ta串chuan聯lian在zai一yi起qi的de其qi他ta單dan元yuan的de電dian壓ya（這裏假定這些串連的單元都使用同一個恒定電壓供電）。
　　
weilebuchangloudianliudebianhua，changcaiyongdefangfashi，zaimeiyigedanyuanpangbianbinglianyigedianzu，laikongzhizhenggedanyuandeloudianliu。zhezhongfangfayouxiaodijiangdilegedanyuanzhijianxiangyingbingliandianzudebianhua。

另一個推薦使用的方法是主動單元平衡法（active cell-balancing），采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa，每mei一yi個ge單dan元yuan都dou會hui被bei主zhu動dong監jian視shi，當dang有you電dian壓ya變bian化hua時shi，即ji進jin行xing互hu相xiang平ping衡heng。這zhe種zhong方fang法fa可ke以yi降jiang低di單dan元yuan上shang的de任ren何he額e外wai負fu載zai，使shi工gong作zuo效xiao率lv更geng高gao。
　　
如ru果guo電dian壓ya超chao過guo單dan元yuan的de額e定ding電dian壓ya，將jiang會hui縮suo短duan單dan元yuan的de使shi用yong壽shou命ming。對dui於yu高gao可ke靠kao性xing超chao級ji電dian容rong器qi來lai說shuo
，如ru何he維wei持chi電dian壓ya在zai要yao求qiu的de範fan圍wei內nei是shi關guan鍵jian的de一yi點dian，必bi須xu控kong製zhi充chong電dian電dian壓ya，以yi保bao證zheng它ta不bu能neng超chao過guo每mei個ge單dan元yuan的de額e定ding電dian壓ya。